Server » Verwarming » Eigen installatie » Evolutie » Thermostaat
Verwarmingsinstallatie vroeger
Een sleutelcomponent: de thermostaat
Thermostaat
Bij het aanpassen van een installatie voor centrale verwarming is het altijd interessant te weten hoe men vroeger te werk ging. Toen ik het huis kwam bewonen was de situatie als volgt: centrale verwarming op mazout, circulateur, ruimtethermostaat, boilerthermostaat en veiligheidsthermostaat op de boiler. De ruimtethermostaat schakelde de brander in en uit en de circulateur bleef altijd draaien (75 watt continu, wat een verspilling!). De boilerthermostaat werd manueel ingesteld naargelang het weer buiten en de veiligheidsthermostaat beperkte de watertemperatuur tot een veilige waarde.
-

-

Hoe was het vroeger?

Landis & Gyr
Landis & Gyr
De originele thermostaat: een kwaliteitsprodukt dat 30 jaar gewerkt heeft en nu voor de eeuwigheid (of tenminste voor wat er nog van overblijft) op 10 uur 10 zal blijven zitten.
interieur van de thermostaat
Interieur van de thermostaat, met rechts de motor voor de klok en links n van de compensatieweerstanden
(rood-rood-geel-goud: 220kΩ 5%)
schema van de thermostaat
Het schema: bij dag- en nachtbedrijf kan je zelfs verschillende compensatieweerstanden gebruiken.
De normale waarde van de compensatieweerstand is 300kΩ.
De kleine condensatoren dienen om contactdender te voorkomen.

Thermostaat

Het belangrijkste onderdeel van de installatie is de ruimtethermostaat; met de keuze van de juiste thermostaat bepaal je of de temperatuur aangenaam en constant zal zijn, of voortdurend schommelend.

Een thermostaat bestaat in hoofdzaak uit een bi-metaal dat contact maakt als het kouder is dan een ingestelde temperatuur, en de stroomkring onderbreekt als de temperatuur bereikt is. Om het continu aan- en uitschakelen te vermijden heeft de thermostaat een hysteresis. De thermostaat zal bijvoorbeeld uitschakelen bij een temperatuur van 19 en inschakelen bij 18. Daardoor moet de brander minder vaak in- en uitschakelen, wat de levensduur van de installatie zal verlengen. Van levensduur gesproken mogen de vorige eigenaars niet klagen, de volledige installatie dateert van de jaren '50!

Circulateur

Enkel de circulatiepomp moest vervangen worden, maar dat is ook niet verwonderlijk, want die bleef dag en nacht draaien. Een kleine verbetering op de installatie (waarmee je jaarlijks een 100-tal euro zou kunnen uitsparen op je electriciteitsrekening) is de circulateur uitschakelen n minuut nadat de brander uitgeschakeld wordt. Het warm water wordt aldus nog naar de radiatoren gestuwd zodat de ketel niet te warm kan worden. Als de brander afslaat, dan kan de temperatuur van het water nog meer dan 30 stijgen als de circulateur niet zou draaien (doorwarming).

De hysteresis zorgt ervoor dat de brander niet continu aan- en uitschakelt, maar heeft wel als nadeel dat er een ferme overshoot is. Als de brander uitgeschakeld wordt bij 19, dan zal het warm water in de radiateurs en de warmte van de ketel de ruimte nog verder opwarmen tot bijvoorbeeld 20 of 21. Niet enkel in de boiler kan er doorwarming optreden, ook in de woonkamers.

Compensatieschakeling
(thermostaat met anticipatie)

Om doorwarming (overshoot) te voorkomen heeft de thermostaat een compensatieschakeling. Dit is eigenlijk een kleine weerstand van 220kΩ dat het bi-metaal lichtjes verwarmd als de brander ingeschakeld is (zo'n weerstand heet “warmteversneller”). Daardoor zal de brander vroeger afslaan, ruim voordat de ingestelde temperatuur bereikt is. Door de thermische traagheid van de installatie (soortelijke warmte van het water en de gietijzeren ketel) gaat het huis nog verder opwarmen tot de ingestelde temperatuur. Met de anticipatie kan je tot 10% besparen op je stookkosten!

Omdat de weerstand zelf een zekere traagheid heeft zal het systeem niet onstabiel worden: het duurt een paar minuten vooraleer de weerstand opgewarmd is. De keuze van een thermostaat is een moeilijke opgave. Bij de gebruikte thermostaat is het trouwens mogelijk de weerstandswaarde te veranderen, en dus de compensatie minder of meer te doen gelden. Heb je een te hoge compensatie, dan bereikt de ruimte de ingestelde temperatuur te traag, is de compensatie te weinig, dan heb je een pendelgedrag (de temperatuur stijgt nog teveel nadat de ingestelde temperatuur bereikt is).

Deze corrigerende instelling kan je nu nog terugvinden op de meeste thermostaat-gestuurde individuele verwarmingsstoestellen op gas of electriciteit. De thermostaat is namelijk gemonteerd dicht bij de verwarming, waardoor de verwarming uitgeschakeld wordt vr het bereiken van de ingestelde temperatuur.

De thermostaat had een dubbele instelling (dag en nachtbedrijf). Voor mij was dit niet voldoende, ik heb minstens 3 temperatuurstanden nodig: buitenshuis (verwarming uit), dag (18) en nacht (15), en dat was de voornaamste reden om een nieuw systeem te ontwerpen.


Links de temperatuurverloop toen ik de originele installatie met ruimtethermostaat en mazoutbrander gebruikte. Eerste grafiek: met compensatieschakeling (weerstandje) uitgeschakeld, tweede grafiek met compensatieschakeling in gebruik. In het bruin, het temperatuurverloop in de living, in het blauw het temperatuurverloop in de thermostaat zelf. Zonder compensatieschakeling heb je een overshoot van 2 graden. Met de warmteversneller zal de brander vroeger uitschakelen, maar ook sneller opnieuw inschakelen.

Lees verder hoe de installatie aangepast werd: eerst werd een computersturing voorzien, en een paar jaar later werd de ketel vervangen.

Thermostaat met PID regeling

Tegenwoordig wordt een dergelijke mechanische thermostaat niet meer gebruikt. Niet dat een dergelijk systeem slecht is, maar gewoon dat de instelling te complex is. De installateur heeft moeten terugkomen omdat de regeling niet correct was: de compensatieweerstanden werden van 300kΩ verlaagd tot 220kΩ (160mW naar 220mW). Voor het instellen van de juiste compensatiewaarden moest men echt beroep doen op de flair van de installateur (een oude technieker werd uit Duisland geroepen om de juiste waarde te selecteren want de vorige eigenaren bleven maar klagen).

Niet enkel de waarde van de weerstand speelt een rol, maar ook zijn afmetingen (thermische traagheid ten gevolge van de soortelijke warmte van de weerstand). Met de thermische traagheid van de warmteversneller bootst men in het klein de thermische traagheid van de volledige installatie.

Men werkt nu met electronische thermostaten. Die berekenen hoeveel overshoot er zal zijn (rekening houdend de de stijgingspercentage van de temperatuur) en schakelen de brander vroegtijdig uit, zodat het nooit te warm wordt.

Om dit te bereiken hebben de huidige thermostaten een back-up batterij die de automatisch berekende waarden opslaat. De eerste keren dat de thermostaat in gebruik wordt genomen moet ie nog de installatieparameters "leren" en zal de temperatuurregeling slecht zijn. Pas na een paar dagen zal de formule optimaal zijn. PID staat voor Proportioneel Integrerend Differentieerend: voor de overshoot en ondershoot moeten er tweemaal 3 getallen berekend worden. Die getallen worden dan in de compensatieformule gebruikt. Ik gebruik een vergelijkbaar systeem om overshoot tegen te gaan bij mijn eigen ontwerp.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's